ciclo raikin
En el ciclo con recalentamiento, el vapor no se expande por completo en una
sola etapa hasta la presión del condensador. Luego de expandirse
parcialmente, el vapor se extrae de la turbina y se recalienta a presión
constante. A continuación, se lo devuelve a la turbina para su expansión
posterior hasta la presión de salida. Se puede considerar que laturbina está
constituida por dos etapas, una de alta y otra de baja presión como lo
muestra la figura 1.9.
El ciclo regenerativo
consiste, en extraer parte del vapor expandido en la
turbina y utilizarlo para suministrar calor al fluido de trabajo, aumentado su
temperatura antes de pasar por la fuente principal de calor (Caldera) a una
presión determinada. Existen dos tipos decalentadores uno denominado
calentador abierto o de contacto directo y el calentador cerrado o cambiador
de calor de carcasa y tubos.
Ciclo Rankine con calentadores abiertos
En el caso ideal, se ajustan los flujos másicos de las corrientes que entran al
calentador, de manera que el resultado de la mezcla a la salida del
calentador sea líquido saturado a una presión determinada. Las presionesde entrada deben ser iguales, para que no se produzcan retornos
indeseables en las líneas de tuberías.
Ciclo Rankine con Regeneración.
La eficiencia del ciclo Rankine es menor que un ciclo de Carnot, porque se añade calor distinto al de la temperatura más alta. Este defecto se puede compensar usando un ciclo regenerativo. A continuación se presentan dos métodos,aunque el primero es muy impractico. En la figura A el liquido se bombea hacia unos serpentines en la turbina para lograr una transmisión de calor. Así, podemos decir que el fluido sufre un incremento de temperatura reversible de a hasta b, mientras que se expande y enfría reversiblemente desde d hasta e. La eficiencia térmica de este ciclo regenerativo es igual a la del ciclo de Carnot. La prueba esque en el ciclo existen tres condiciones:
El calor es añadido al ciclo a una temperatura constante TA
El calor es rechazado del ciclo a otra temperatura constante TB.
Todos los procesos son, o los consideramos, reversibles.
Ahora, comparando con las condiciones del ciclo de Carnot, vemos que son iguales.
Aunque una turbina como la descrita anteriormente se pudiera construir, seria dañinopara ella ya que aumentaría considerablemente la humedad por la disminución de temperatura.
Podemos sugerir un método alternativo, el cual consiste en extraer una pequeña porción del vapor en la turbina, antes de que se expanda completamente. Esta extracción se mezcla con él liquido proveniente de una primer bomba en un calentador "abierto" o "por contacto". De esta forma podemos incrementar latemperatura del fluido sin decrementar la calidad del vapor en la turbina. Si tuviéramos una cantidad infinita de puntos de extracción a diferentes temperaturas en el proceso de expansión, la diferencia de temperaturas entre el vapor extraído y él liquido proveniente de la bomba seria mínima, lo mismo pasaría con la irreversibilidad que se produce al mezclar ambos fluidos.
Paraeste sistema hipotético, el calor se transfiere solamente en los puntos donde la temperatura es máxima y mínima. Si tenemos un numero finito de puntos de extracción la irreversibilidad de las mezclas hace que exista una perdida de energía. Aunque estas perdidas se den, la eficiencia térmica de un ciclo regenerativo irreversible puede ser mayor que un ciclo Rankine reversible común. Esto es posible gracias a que en unciclo regenerativo el calor se añade a una temperatura promedio mas alta, y por eso un mayor porcentaje de este calor puede ser convertido en trabajo.
Dado que la mayor perdida de energía de una planta de potencia se presenta en el condensador, en donde se desecha calor al medio enfriador, es pertinente considerar métodos de reducir este calor desechado y de mejorar la eficiencia del ciclo.
El...
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